纸浆模塑制品缓冲性能研究

摘要

纸浆模塑制品作为缓冲包装已出现和应用多年,其突出优点就是环境友好性,因此被普遍认为是对环境造成很大污染的EPS类缓冲包装材料的理想替代产品.然而纸浆模塑制品的缓冲机理与传统的缓冲材料存在较大差异,而目前对于其缓冲特性的研究很少,这些原因导致了纸浆模塑制品的缓冲包装设计缺乏必要的实验数据和理论指导,处于盲目的经验式设计之中,设计周期长、成本高,严重制约了纸浆模塑工业的发展. 本文通过对国内外研究现状的分析,提出了等效面积假设,采用ANSYS软件对纸浆模塑制品进行了有限元分析,获得了等效面积理论,利用静态压缩试验、动态压缩试验分别获得了纸浆模塑制品的应力一应变(σ-ε)曲线、缓冲系数一最大应力(C-σ<,m>)曲线和最大加速度一静应力(G<,m>-σ<,st>)曲线.基于等效面积理论和所获得的实验数据和缓冲特性曲线,提出了一种纸浆模塑制品缓冲包装设计方法,对纸浆模塑制品缓冲包装设计具有一定指导意义. 本文所取得的主要研究成果有: (1)提出了等效面积理论,解决了纸浆模塑制品缓冲特性曲线的计算问题,并使纸浆模塑制品的缓冲性能评价与传统缓冲包装材料的评价方法得到了统一； (2)测试分析了纸浆模塑制品的压缩特性、缓冲特性,获得了纸浆模塑制品的应力一应变(σ-ε)曲线、缓冲系数一最大应力(C-σ<,m>)曲线和最大加速度-静应力(G<,m>-σ<,st>)曲线； (3)基于等效面积理论提出了一种纸浆模塑制品的缓冲包装设计方法. 本文提出的等效面积理论、纸浆模塑缓冲包装设计方法为纸浆模塑制品的应用研究提供了新思路和新方法,可大幅度缩短设计周期,降低设计成本,将对纸浆模塑制品的推广应用起到积极的推动作用.

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1纸浆模塑制品概述

1.1.1纸浆模塑制品发展概况

1.1.2纸浆模塑制品的优缺点

1.2课题背景及意义

1.3国内外研究现状

1.4本课题的主要工作

2等效面积理论

2.1纸浆模塑制品缓冲机理及缓冲性能影响因素分析

2.1.1纸浆模塑制品缓冲机理

2.1.2纸浆模塑制品缓冲性能影响因素

2.2等效面积

2.2.1纸浆模塑制品缓冲特性研究中的难题

2.2.2等效面积假设

2.2.3等效面积的计算方法

2.2.4等效面积变换算子的求法

2.3纸浆模塑制品有限元分析

2.3.1有限元法及ANSYS简介

2.3.2纸浆模塑制品有限元分析参数的确定

2.3.3纸浆模塑制品基准状态缓冲单元有限元分析

2.3.4纸浆模塑制品材料厚度变换算子

2.3.5纸浆模塑制品高度变换算子

2.3.6纸浆模塑制品拔模斜度变换算子

2.3.7纸浆模塑制品横截面形状变换算子

3纸浆模塑制品静态压缩试验

3.1试验设备及试样

3.2测试原理及方法

3.3试验及结果

3.4缓冲特性曲线

3.4.1缓冲系数-最大应力曲线计算方法

3.4.2试样等效面积计算

3.4.3应力-应变曲线

3.4.4缓冲系数-最大应力曲线

3.5结果分析

4纸浆模塑制品动态压缩试验

4.1试验设备及试样

4.2测试原理及方法

4.3试验及结果

4.4缓冲特性曲线

4.4.1最大加速度、塑性变形与重锤质量关系

4.4.2最人加速度、塑性变形与静应力关系

4.4.3缓冲系数-最大应力曲线

4.5结果分析

5纸浆模塑制品缓冲包装设计

5.1纸浆模塑制品缓冲包装特点

5.1.1传统缓冲材料缓冲包装方法

5.1.2纸浆模塑制品缓冲包装的特点

5.2纸浆模塑制品缓冲包装设计方法

5.2.1缓冲包装设计的前提条件

5.2.2传统缓冲材料缓冲包装设计方法

5.2.3纸浆模塑制品缓冲包装设计方法

5.3纸浆模塑制品缓冲包装设计实例

6结论与展望

6.1结论

6.2课题研究中的创新

6.3课题研究成果的应用前景

6.4课题进一步研究方向

致谢

参考文献

在校学习期间所发表的论文等